Ćwiczenie nr 14 DIPOLOWY MODEL SERCA Aparatura Generator sygnałów, woltomierz, plastikowa kuweta z dipolem elektrycznym oraz dwiema ruchomymi elektrodami pomiarowymi. Rys. 1 Schemat kuwety pomiarowej Rys. 2 Widok kuwety pomiarowej z góry Przebieg ćwiczenia W ramach ćwiczenia przeprowadzone zostaną następujące badania: 1. Część praktyczna A. Wyznaczanie linii ekwipotencjalnych pola elektrycznego wytwarzanego przez dipol B. Określanie położenia dipola elektrycznego na podstawie pomiaru napięć między wierzchołkami trójkąta Einthovena 2. Część komputerowa 1. Część praktyczna Czynności wstępne Do kuwety plastikowej wlać 150 ml wody destylowanej oraz 150 ml wody z kranu (zapewni to właściwe warunki doświadczalne). Ustawić odpowiednie warunki pracy generatora sygnałów pomiarowych: - częstotliwość 5 khz (wciśnięty przycisk 1k oraz na pokrętle częstotliwości ustawiona wartość 5). - tryb pracy: wciśnięty przycisk impulsu prostokątnego - składowa stała: pokrętło w pozycji pionowej - amplituda: pokrętło przekręcone maksymalnie w prawo. Upewnić się, że przewody łączące dipol z przyrządem pomiarowym są wpięte następująco: przewód czerwony połączony jest z górnym zaciskiem, natomiast przewód zielony z zaciskiem dolnym z tyłu urządzenia. Jednocześnie zwrócić uwagę na zrównoważenie układu : przy symetrycznym ustawieniu elektrod pomiarowych (np. lewa elektroda w punkcie (-5,0), zaś prawa elektroda w punkcie (5,0), na zaznaczonej skali)
miernik powinien pokazywać zero, gdy oś dipola będzie ustawiona dokładnie prostopadle do osi, na której znajdują się elektrody. A. Wyznaczanie linii ekwipotencjalnych pola elektrycznego wytwarzanego przez dipol. a) Ustawić jedną z elektrod pomiarowych (elektrodę odniesienia) oraz dipol w wybranym przez siebie położeniu. b) Przy ustalonym położeniu elektrody odniesienia oraz dipola, zmieniając położenie drugiej elektrody pomiarowej szukamy punktów ekwipotencjalnych z elektrodą odniesienia (posiadających jednakowy jak ona potencjał elektryczny miernik pokazuje wówczas zero). Wyznaczone współrzędne takich punktów oraz położenie dipola nanieść na papier milimetrowy. Po wyznaczeniu położenia przynajmniej 10 takich punktów kreślimy odpowiednią linię ekwipotencjalnej. B. Określanie położenia dipola elektrycznego na podstawie pomiaru napięć między wierzchołkami trójkąta Einthovena W tej części ćwiczenia punkty L, R oraz F [o współrzędnych odpowiednio (10,4;6), (,4;6) oraz (0;)] wyznaczają trójkąt równoboczny (trójkąt Einthovena), w środku którego znajduje się dipol. Uwaga! przez elektrodę dodatnią rozumieć będziemy niżej tę elektrodę pomiarową, która połączona jest z górnym zaciskiem na tylnej płycie miernika, natomiast przez elektrodę ujemną elektrodę pomiarową, połączoną z dolnym zaciskiem na przedniej płycie miernika! (Niezastosowanie się do tej konwencji spowoduje odwrócenie wyznaczanego momentu dipolowego). Przebieg pomiarów i opracowania wyników: a) Dla dowolnie wybranego położenia dipola zmierzyć napięcia Einthovena: a) V I = V L - V R (elektroda dodatnia w punkcie L, elektroda ujemna w punkcie R) b) V II = V F - V R (elektroda dodatnia w punkcie F, elektroda ujemna w punkcie R) c) V III = V F - V L (elektroda dodatnia w punkcie F, elektroda ujemna w punkcie L) i wpisać zmierzone wartości do tabelki w sprawozdaniu. b) Odłożyć zmierzone napięcia - w postaci opisanych wyżej umownych wektorów - na odpowiednich bokach trójkąta napięć znajdującego się w arkuszu sprawozdania i następnie wykreślić wektor elektryczny. Dla wykreślenia tego wektora wystarczy odłożyć DWA spośród trzech zmierzonych napięć Einthovena (w związku z niedokładnościami pomiarowymi wektory elektryczne wyznaczone na podstawie odłożenia poszczególnych par napięć mogą się nieznacznie różnić). Zmierzyć kąt, jaki wektor elektryczny tworzy w trójkącie napięć z osią OX jak też kąt, jaki w rzeczywistym układzie tworzy z tą osią moment dipolowy (uwaga: czerwony biegun używanego w ćwiczeniu dipola jest jego biegunem dodatnim, zaś wektor momentu dipolowego jest skierowany od bieguna ujemnego do dodatniego!). Wartości obu kątów wpisać do sprawozdania. c) Powtórzyć punkty a) b) dla dwóch dalszych, istotnie różniących się położeń dipola. Uwaga! po zakończeniu pomiarów należy wylać wodę z kuwety i wytrzeć ją do sucha ligniną! 2. Część komputerowa (tylko dla Wydziału Lekarskiego) Uruchomić komputer, a następnie włączyć program Ćwiczenie 14 poprzez dwukrotne wciśnięcie ikony. Po uruchomieniu zostanie wyświetlona krótka instrukcja obsługi programu. Uwaga! Przycisk Załaduj główny służy do wczytania prezentacji patologii, należy również wczytać prezentacje pobudzenia normalnego serca jako tło.
Przeanalizować wybrane patologie: A. Przerost prawej komory lub blok prawej odnogi pęczka Hisa (do wyboru) B. Lewa strona - to samo zaburzenie co w punkcie powyżej C. Zawał pełnościenny ściany bocznej lewej komory Na zakończenie należy odpowiedzieć na pytania oraz napisać wnioski w odpowiednim miejscu formularza. Wymagane wiadomości teoretyczne 1. Fizyczne modele elektrycznej aktywności serca: -model źródła prądowego -model dipolowy 2. Porównanie przebiegu potencjału czynnościowego komórki mięśnia serca oraz komórki nerwowej (z wyjaśnieniem przyczyn występujących różnic). 3. Ośrodki automatyzmu w sercu. 4. Idea elektrokardiografii, trójkąt Einthovena, dwubiegunowe odprowadzenia Einthovena (V I, V II i V III ) oraz geometryczne wyznaczanie rzutu wektora elektrycznego serca na płaszczyznę czołową. 5. Znajomość podstawowych pojęć dotyczących elektrostatyki i elektryczności: potencjału, natężenia pola elektrycznego, momentu dipolowego, siły elektromotorycznej. Zalecana literatura 1. S. Miękisz, A. Hendrich, Wybrane zagadnienia z biofizyki, Volumed, Wrocław 1998. 2. Ćwiczenia laboratoryjne z biofizyki medycznej (Gdańsk, 1996). 3. Ćwiczenia laboratoryjne z biofizyki, Wydawnictwo AM Wrocław, 2002
Uniwersytet Medyczny we Wrocławiu Katedra Biofizyki Zakład Biofizyki Ćwiczenie 14 Dipolowy model serca... Podpis prowadzącego ćwiczenia... Imiona i nazwiska studentów Wydział: Grupa studencka: Grupa ćwiczeniowa: Data Stopień zaliczenia 1. Część praktyczna Położenie dipola 1 R 0 0 L V I V II V III V Ilość działek odczytana na mierniku Lp. 1. 2. 3. 0 0 Kąt z osią X utworzony przez wyznaczony z trójkąta Einthovena wektor elektryczny 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 (0,0) (0,0) F Kąt tworzony przez moment dipolowy z osią X (pomiar w rzeczywistym układzie w kuwecie) Oś X
Położenie dipola 2 R 0 0 L V I V II V III V Ilość działek odczytana na mierniku 0 0 20 18 16 14 12 10 8 6 4 2 F R 0 0 0 0 L Położenie dipola 3 V I V II V III V Ilość działek odczytana na mierniku 20 18 16 14 12 10 8 6 4 2 F
2. Część komputerowa A... Opisz różnice pomiędzy zapisem ekg prawidłowym i patologicznym. W których momentach zapisu pojawiają się zmiany? W których odprowadzeniach? Opisz mechanizm obserwowanych zmian? B... Opisz różnice pomiędzy zapisem ekg prawidłowym i patologicznym. W których momentach zapisu pojawiają się zmiany? W których odprowadzeniach? Opisz mechanizm obserwowanych zmian? C. Zawał pełnościenny ściany bocznej lewej komory Opisz różnice pomiędzy zapisem ekg prawidłowym i patologicznym. W których momentach zapisu pojawiają się zmiany? W których odprowadzeniach? Opisz mechanizm obserwowanych zmian?